1、第一章绪论1.1 复习笔记一、细胞生物学研究的内容与现状1. 现代生命科学中的一门重要的基础前沿学科细胞生物学是指一门研究和揭示细胞基本生命活动规律的学科，它从显微、亚显微与分子水平上研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，以及细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等重大生命过程。2. 细胞生物学的主要研究内容（1） 生物膜与细胞器（2） 细胞信号转导（3） 细胞骨架体系（4） 细胞核、染色体及基因表达（5） 细胞增殖及其调控（6） 细胞分化及干细胞生物学（7） 细胞死亡（8） 细胞衰老（9） 细胞工程（10） 细胞的起源与进化二、细胞学与细胞生物学发展简史1.
2、生物科学 3 个阶段（1） 形态描述阶段：该阶段为 19 世纪以及更早时期。（2） 实验生物学阶段：该阶段为 20 世纪的前半个世纪。（3） 精细定性与定量的现代生物学阶段：该阶段为 20 世纪 50 年代以来。2. 细胞的发现英国学者胡克（Robert Hooke）于 1665 年用自制的显微镜（放大倍数为 40140 倍），观察了软木（栎树皮） 的薄片，第一次描述了植物细胞的构造。荷兰学者列文虎克（Antony van Leeuwenhoek）用更好的显微镜，观察了许多动植物的活细胞与原生动物， 并于 1674 年在观察鱼的红细胞时描述了细胞核的结构。意大利的 M.Malpighi 与英国
3、的 N.Grew 注意到了植物细胞中细胞壁与细胞质的区别。3. 细胞学说的建立及其意义（1） 细胞学说的建立第一阶段18381839 年，德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺提出“细胞学说”，其基本内容为： a细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成； b每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益；c新的细胞可以通过已存在的细胞繁殖产生。第二阶段1858 年，德国医生和病理学家魏尔肖提出“细胞只能来自细胞”、“有机体的一切病理表现都是基于细胞的损伤”等观点。（2） 细胞学说的意义细胞学说是进化论、遗传学等的基石，
4、对于生物学、医学及其各个分支的进一步发展不可缺少。4 细胞学的经典时期（1） 原生质理论的提出（2） 细胞分裂的研究（3） 细胞器的发现5. 实验细胞学与细胞学的分支及其发展（1） 细胞遗传学细胞遗传学是指主要从细胞学角度，特别是从染色体的结构和功能，以及染色体和其他细胞器的关系来研究遗传现象，阐明遗传和变异的机制的学科，其核心是染色体-基因学说。（2） 细胞生理学细胞生理学是指研究细胞对其周围环境的反应，细胞生长与繁殖的机制，细胞从环境中摄取营养的能力，细胞的兴奋性、收缩性、分泌性，生物膜的主动运输和能量传递与生物电等的学科。（3） 细胞化学细胞化学是指在不破坏细胞结构的情况下，利用生物化学
5、或者物理学方法对细胞内物质进行检测鉴定，从而获得细胞各组分信息的学科。6. 细胞生物学学科的形成与发展（1）20 世纪 50 年代到 60 年代随着电子显微镜超薄切片技术的发展，人们对于细胞内部结构的认识达到了一个新的高度，推动了细胞生物学研究发展。（2）20 世纪 70 年代分子生物学技术引入细胞学，为细胞生物学的建立创造了全新的局面。（3）20 世纪 80 年代以来细胞生物学向“分子细胞生物学”方向发展。1.2 课后习题详解1. 根据细胞生物学研究的内容与你所掌握的生命科学知识，恰当地评价细胞生物学在生命科学中所处的地位以及它与其他生物学科的关系。答：（1）细胞生物学在生命科学中所处的地位
6、细胞生物学是研究和揭示细胞基本生命活动规律的科学，它从显微、亚显微及分子水平上研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，细胞信号转导，细胞基因表达与调控，以及细胞起源与进化等重大生命过程。细胞工程及其相关的组织工程和再生医学是 21 世纪生物工程发展的重要组成部分。细胞是生命体结构与功能的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动，所以细胞是生命活动的枢纽层次， 细胞生物学成为生命科学的枢纽学科和前沿学科。生物的生殖发育、遗传、神经活动等重大生命现象的研究都要以细胞为基础，一切疾病的发病机制也是以细胞病变为基础，以基因工程和蛋白质工程为核心的现代生物技术是以细胞操作为基础而进行的，
7、因此细胞生物学在解决人类面临的重大问题、促进经济和社会发展中发挥重要的作用。许多细胞生命活动过程机制还远未清楚，因此细胞生物学的研究势必影响 21 世纪生命科学的整体发展。（2）细胞生物学与其他生物学科的关系细胞生物学的学科范畴，是应用现代物理学与化学的技术成就和分子生物学的概念与方法，研究细胞的结构、功能和细胞生命活动的学科，侧重从细胞作为生命活动的基本单位的思维为出发点，探索并揭示生命活动规律。细胞生物学是一门迅速发展的前沿学科，其研究内容与范畴往往与生命科学的其他学科特别是分子生物学交错在一起，目前很难为细胞生物学划出一个明确的范围。细胞生物学、分子生物学、神经生物学和生态学并列为生命科
8、学的四大基础学科，细胞生物学与其他学科之间的交叉渗透日益明显。2. 如何认识细胞学说在细胞学乃至生物学发展简史中的重要意义？ 答：细胞学说在细胞学乃至生物学发展简史中的重要意义如下：（1） 细胞学说对细胞及其功能有了一个较为明确的定义。细胞学说的建立掀起了对多种细胞进行广泛的观察与描述的高潮，各种细胞器和细胞分裂活动相继被发现，构成了细胞学的经典时期。（2） 细胞学说提出了生物同一性的细胞学基础，因而大大推进了人类对整个自然界的认识，有力地促进了自然科学和哲学的进步。（3） 细胞学说提出后的十几年中，迅速推广到许多领域的研究，对当时生物学的发展起了巨大的促进和指导作用。（4） 细胞学说的提出对
9、生物科学的发展具有重大的意义。细胞学说、进化论和孟德尔的遗传学被称为现代生物学的三大基石，而细胞学说又是后两者的基石，对细胞结构的了解是生物科学和医学分支进一步发展不可缺少的前提。3. 试简明扼要地分析细胞生物学学科形成的客观条件以及它今后发展的主要趋势。答：（1）细胞生物学学科形成的客观条件早期细胞显微超微结构研究所积累的资料为细胞生物学学科早期的形成奠定了良好的基础；细胞学说的概念促使细胞生物学发展为独立系统的学科；透射电子显微镜、扫描电子显微镜与隧道电子显微镜等技术方法上的突破发明在技术上为细胞超微结构的研究提供了可能；生物化学、分子生物学和遗传学等学科的发展与细胞学相互交融渗透，加深了
10、人们对细胞结构与功能的认识，促使细胞生物学学科在 20 世纪 70 年代得以形成并确立，并持续走在生命科学研究的最前沿。（2）细胞生物学今后发展的主要趋势目前细胞生物学研究发展的总特点是从静态的分析到活细胞的动态综合，很大程度上也反映了生命科学的研究趋势。这门学科经历了从细胞水平到分子水平的深入过程后，逐渐回归到细胞整体水平上去认识生命过程，在宏观和微观两个方向同时推进：a.宏观上反映为以细胞信号调控网络为重点的细胞重大生命活动研究； b.微观上反映为纳米尺度上细胞生命活动本质的揭示。多领域、多学科的交叉研究成为细胞生物学研究的重要特征，计算机科学、数学、材料科学等学科的介入将为细胞生物学的发
11、展注入新的活力。4. 当前细胞生物学研究的热点课题中你最感兴趣的是哪些？为什么？ 答：（1）当前细胞生物学研究的热点课题主要有：染色体 DNA 与蛋白质相互作用关系主要是非组蛋白对基因组的作用。细胞增殖、分化、凋亡（程序性死亡）的相互关系及其调控。细胞信号转导的研究。细胞结构体系的组装等。（2）我最感兴趣的是细胞增殖、分化、凋亡（程序性死亡）的相互关系及其调控这一课题。因为细胞增殖、分化、凋亡与衰老是细胞最重要的生命活动现象，一切动植物生长发育都是通过细胞增殖、分化与凋亡实现的， 细胞癌变往往是由于细胞增殖、分化或凋亡失控所致。对细胞凋亡机理的深入了解将有可能得到有关细胞起源、进化以及发育生物
12、学的新的认识，并可能会对一些疾病包括癌症提供新的治疗方法和途径。1.3 名校考研真题详解一、名词解释题1. cell theory华中科技大学 2006 研、细胞学说山东大学 2015 研答：cell theory 的中文名称是细胞学说。细胞学说是 18381839 年由德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺共同提出的，并由德国医生和病理学家魏尔肖进行修正的有关细胞生物规律的学说，其主要内容包括：细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；每个细胞作为一个相对独立的单位，既有自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益；新的细胞可通过老的细胞繁殖产生。2. 细
13、胞生物学吉林大学 2004 研、cell biology中国科学院大学 2017 研答：细胞生物学是指在细胞水平上研究生物体生长、运动、遗传、变异、分化、衰老、死亡等生命现象的学科。现代细胞生物学利用显微水平、超微水平和分子水平等方法研究细胞的结构、功能及生命活动，并将细胞整体、亚细胞结构、分子等不同层次的研究有机地结合起来，最终揭示生命的本质。二、简答题细胞学说是谁提出的？主要内容有哪些？有何意义？山东大学 2017 研答：细胞学说是由施旺和施莱登两人共同提出，并由一系列的学者进行修正的学说。（1） 细胞学说的主要内容细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物构成；每个细
14、胞是一个相对独立的单位，既有“它自己”的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益；新的细胞可以通过已存在的细胞繁殖产生。（2） 细胞学说的生物学意义细胞学说对细胞及其功能有了一个较为明确的定义。细胞学说的建立掀起了对多种细胞进行广泛的观察与描述的高潮，各种细胞器和细胞分裂活动相继被发现，构成了细胞学的经典时期。细胞学说提出了生物同一性的细胞学基础，因而大大推进了人类对整个自然界的认识，有力地促进了自然科学和哲学的进步。细胞学说提出后的十几年中，迅速推广到许多领域的研究，对当时生物学的发展起了巨大的促进和指导作用。细胞学说的提出对生物科学的发展具有重大的意义。细胞学说、进化论和孟德尔的遗
15、传学被称为现代生物学的三大基石，而细胞学说又是后两者的基石，对细胞结构的了解是生物科学和医学分支进一步发展不可缺少的前提。三、论述题试述细胞生物学的主要研究内容以及当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域；并谈谈你对我国细胞生物学发展前景的认识。郑州大学 2004、2005、2006、2007、2008 研答：（1）细胞生物学的主要研究内容细胞核、染色体以及基因表达；生物膜与细胞器；细胞骨架体系；细胞增殖及其调控；细胞分化及其调控；细胞衰老与死亡；细胞起源与进化；细胞工程；细胞信号转导。（2） 当前细胞生物学研究的总趋势从体外到体内，从单一到系统，从静态到动态；不断与计算机、物理、化学、数学等学科
16、相互渗透，且对生物学科内其他学科也日益呈现交融互补的趋势。（3） 细胞生物学的重点领域染色体 DNA 与蛋白质相互作用关系；细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控；细胞信号传导的研究；细胞结构体系的组装等。（4） 我国细胞生物学发展前景细胞生物学从显微、超微和分子的水平上研究和认识生命活动，近些年来有了突飞猛进的进展。在我国，细胞生物学不仅涉及种植业、畜牧业、渔业、医疗、制药、卫生等方面，还扩展到食品、化工、环境保护、能源和冶金工业等方面。细胞生物学在克隆技术、延长生命研究和促进生物经济中发挥重要作用。在医药行业，动物细胞生物反应器的应用为生物制药创造了新的领域，干细胞的相关研究将会为器官移植
17、提供新的思路。在农业畜牧业，转基因动植物、动物克隆不仅为人类提供了优良的新物种，解决食品危机，某些转基因动植物甚至还在环保以及疫苗开发中发挥着重要作用。在能源行业，世界上已经出现了的利用固相化细胞技术的工业化沼气厌氧反应器，同样也是我国细胞生物学发展的一种趋势。第二章细胞的统一性与多样性2.1 复习笔记一、细胞的基本特征1. 细胞是生命活动的基本单位（1） 构成有机体的基本单位（2） 代谢与功能的基本单位（3） 有机体生长与发育的基础（4） 繁殖的基本单位，遗传的桥梁（5） 生命起源的归宿，生物进化的起点（6） 多层次、非线性与多层面的复杂结构体系：物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体
18、高度有序、具有自组装能力的自组织体系2. 细胞的基本共性（1） 相似的化学组成（2） 均有脂-蛋白体系的生物膜（3） 相同的遗传装置（4） 均是一分为二的分裂方式（5） 均有合成蛋白质的核糖体二、原核细胞与古核细胞1. 生物界分类（1）3 域3 域包括：细菌域；古生菌域；真核生物域。（2）6 界6 界包括：古核生物界；原核生物界；原生生物界；真菌界；植物界；动物界。2. 原核细胞（1） 定义原核细胞是指细胞内没有典型的核结构，只存在裸露的 DNA 拟核结构，并且不存在除核糖体外其他复杂细胞器的细胞，包括支原体、衣原体、立克次氏体、细菌、放线菌与蓝藻等多个庞大的家族。（2） 特点细胞体积小，繁殖
19、快，利用环境物质能力强；细胞内没有以膜为基础的细胞器，也没有细胞核膜；基因组很小，主要遗传物质仅为一个环状 DNA；基因表达调控简单，无法进行复杂的细胞分化；进化地位低。3. 最小最简单的细胞支原体（1） 大小支原体是目前发现最小最简单的细胞，具备细胞的基本形态结构与功能。（2） 细胞膜支原体没有细胞壁，只有细胞膜，其细胞膜含有胆固醇，更坚韧，具有原核细胞膜所具有的多功能性。（3） DNA 分布支原体的环状双螺旋 DNA 较均匀地散布在细胞内，没有像细菌一样的核区。（4） mRNA 与核糖体支原体的 mRNA 与核糖体结合为多核糖体，指导合成约几百种蛋白质。（5） 繁殖方式支原体以一分为二的方
20、式分裂繁殖。（6） 维持基本生存的细胞体积维持基本生存的细胞体积最小极限直径为 140200nm，支原体已接近这个极限。4. 原核细胞的两个代表类群细菌和蓝藻（1） 细菌细胞细菌细胞的表面结构细菌表面结构包括细胞质膜、细胞壁及其特化结构，如中膜体、荚膜与鞭毛等。a. 细胞壁第一、细胞壁是位于细胞质膜外的一层较厚、较坚韧并略具弹性的结构； 第二、所有细菌的细胞壁都具有的共同成分是肽聚糖；第三、革兰氏阳性菌与阴性菌的细胞壁成分与结构差异很明显。青霉素抑制壁酸的合成，从而抑制细胞壁的形成，阳性菌因细胞壁的壁酸含量极高，故对青霉素很敏感；反之，阴性菌壁酸含量极少，对青霉素不敏感； 第四、细胞壁机械强度
21、很高，对细胞有保护作用；第五、细胞壁的成分与抗原性、致病性及对病毒的敏感性均有关系。图 2-1-1革兰氏阳性菌（A）与革兰氏阴性菌（B）的细胞壁b. 细胞质膜细胞质膜具有以下基本功能： 第一、选择性交换物质的功能；第二、含有丰富的酶系，执行许多重要的代谢功能；第三、外侧有受体蛋白，参与细菌对周围环境的应答反应。c. 中膜体中膜体即间体或质膜体，是指由细胞膜内陷形成的囊泡状、管状或包层状膜结构。中膜体常见于分裂期细菌的隔或横壁旁边，可能起 DNA 复制的支点作用，也可能与线粒体功能类似。d. 荚膜荚膜是指位于某些细菌细胞壁表面的一层由葡萄糖与葡萄糖醛酸组成的松散的黏液状聚合物，也有的含多肽与脂质
22、。其功能作用如下：第一、荚膜具有一定程度的保护作用；第二、荚膜可作为细胞的营养物质，在营养缺乏时能被细菌所利用。e. 鞭毛鞭毛是细菌的运动器官。细菌细胞的核区与基因组a. 细菌细胞只具有 DNA 聚集的核区，结构简单，形态不规则，没有核膜与核仁；b. 细菌没有真正的染色体结构，但 DNA 也在 RNA 和拟核蛋白（不同于组蛋白）的协助下进行了高效包装； c复制时，细菌 DNA 环附在细菌质膜上作为支持点； d复制不受细胞分裂周期的限制，可以连续进行；e细菌的复制、转录和翻译可同时进行。细菌细胞核外 DNA质粒 DNA a质粒是裸露的环状 DNA 分子；b质粒有自我复制能力，可以传递给后代； c
23、质粒 DNA 有时能整合到核 DNA 中去； d质粒基因可以赋予细菌新的性状。细菌细胞的核糖体a. 核糖体与 mRNA 形成多核糖体，翻译蛋白肽链；b. 细菌核糖体的沉降系数为 70S，由大亚单位（50S）与小亚单位（30S）组成。细菌细胞内生孢子a. 内生孢子即芽孢，是指很多 G细菌处于不利的环境或耗尽营养时，形成的对不良环境有强抵抗力的休眠体。b. 内生孢子折光性很强，不易染色，具有渡过恶劣环境的能力。细菌细胞的增殖及其调控a. 细菌细胞的增殖第一、DNA 复制；第二、在蛋白质的协助下，复制完成的两个 DNA 分子分开，形成两个核区； 第三、胞质分裂将两个子细胞分隔开，最后形成新的细胞壁。
24、b. 细菌细胞增殖的调控第一、细菌必须长到一定的大小后，DNA 才开始复制；第二、细菌必须伸长到一定的长度，复制的 DNA 才能分开，进而细胞分裂；第三、复制完成后，细胞的分裂依赖于 DNA 复制完成的信号、DNA 是否受到损伤以及两个 DNA 分子是否分离。（2） 蓝藻细胞细胞结构a. 鞘：细胞壁外的一层胶质物。b. 细胞壁：肽聚糖层薄、有外膜、细胞壁内层含有纤维素层。c类囊体：光合色素和电子传递链均位于此。d中心质或中央体：遗传物质 DNA 所在部位。细胞分裂蓝藻细胞包括裂殖、出芽、断裂和复分裂等增殖方式。异形胞异形胞是指丝状蓝藻在氮源不足时，由群体中 5%10%的细胞转化而成的细胞结构，
25、其个体大，细胞壁厚， 并且丢弃了光系统，合成固氮酶。5. 古核细胞（古细菌）（1） 代表类别古核细胞的代表类别包括：产甲烷菌（最早发现）；嗜盐菌；热原质体；硫化细菌。（2） 古细菌的细胞壁古细菌细胞壁不含胞壁酸和 D-氨基酸。（3） 古细菌的质膜古细菌的质膜也是由脂质与蛋白质构成，却与细菌和真核生物都不同：脂质以醚键而不是酯键与甘油结合， 膜脂中常含有非极性脂质鲨烯衍生物。（4） DNA 与基因结构古细菌的遗传装置介于原核细胞和真核细胞之间。与细菌细胞相似的地方：DNA 为环状、有操纵子结构、大部分基因无内含子、有多基因 mRNA 存在；与真核细胞相似的地方：DNA 和组蛋白结合成类似核小体结
26、构，tRNA 和 rRNA 及部分编码蛋白质的基因中有内含子，RNA 聚合酶为复杂多聚体，翻译起始的氨基酸为 Met 等。（5） 核糖体多数古细菌类的核糖体介于真核细胞与真细菌之间，而且其中的 RNA 与蛋白质的性质更接近于真核生物。三、真核细胞1真核细胞的基本结构体系（1）3 大基本结构系统以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统；以核酸与蛋白质为主要成分的遗传信息传递与表达系统；由特异蛋白质装配构成的细胞骨架系统。（2） 生物膜系统组分细胞膜、核膜以及各种细胞器膜。功能a. 细胞表面的细胞质膜进行选择性的物质跨膜运输与信号转导；b. 双层核膜将细胞分成细胞质与细胞核，使得基因表达得以精密调
27、控；c. 各类细胞器膜将细胞质功能区域进一步划分，使得各类代谢间互不干扰，更加高效； d生物膜为大量酶提供了附着位点，催化各类反应的发生。（3） 遗传信息传递与表达系统组分DNA、RNA 和蛋白质。染色体功能染色体功能包括： a储存遗传物质； b调控基因表达。（4） 细胞骨架系统组分a胞质骨架：微丝、微管与中间丝等。b核骨架：核纤层、核基质。功能a. 胞质骨架协助细胞信号传递与细胞运动，为细胞内物质的运输提供通道，形成有丝分裂的纺锤丝，对细胞起支撑作用；b. 核骨架与基因表达、染色质构建与排布有关系。2细胞的大小及其影响因素（1） 细胞大小对于高等动植物，不论物种的差异多大，同一器官与组织的细
28、胞，其大小总是在一个恒定的范围之内；细胞的大小主要是由每个细胞内所含的蛋白质与核糖体 RNA 的量所决定的，其中蛋白质是更为主要的因素；水本身并不直接决定细胞的大小（成熟的植物细胞是个例外，它们的大小主要由中央液泡决定）。（2） 细胞大小的影响因素信号通路中心的蛋白激酶mTORamTOR 活化核糖体蛋白 S6（rpS6）的激酶（S6K），导致 rpS6 磷酸化，从而可能加强核糖体的翻译效率，因而使细胞增大；bmTOR 将翻译抑制因子 4E-BP 磷酸化，解除其对翻译起始因子 4E（eIF4E）的抑制，增强蛋白质的翻译， 促使蛋白质积累，细胞体积增加；c. PI3K 和 mTOR 还会激活固醇调
29、控元件结合蛋白，加强脂质的合成。细胞所处的时期植物细胞大小的决定因素与其所处的时期有关，分裂旺盛期取决于蛋白质，伸长期取决于中央液泡的大小。细胞核 DNA 的含量细胞大小与细胞核 DNA 的含量也有关，多倍体细胞体积要比二倍体细胞体积大。3. 原核细胞与真核细胞的比较（1） 最根本的区别真核细胞膜系统在原核细胞膜系统基础上有了分化和演变，有了细胞核与细胞器；真核细胞遗传信息量与遗传装置较原核细胞进行了扩增与复杂化。（2） 基本特征的比较表 2-1-1原核细胞与真核细胞基本特征的比较特征原核细胞真核细胞细胞质膜有（多功能性）有核膜无有染色体由一个（少数多个）环状 DNA 分子构成的单个染色体，D
30、NA 不与或很少与蛋白质结合2 个染色体以上，染色体由线状 DNA与蛋白质组成核仁无有核糖体70S（包括 50S 与 30S 的大小亚单位）80S（包括 60S 与 40S 的大小亚单位）膜质细胞器无有核外 DNA细菌具有裸露的质粒 DNA线粒体 DNA，叶绿体 DNA细胞壁主要成分是氨基糖与壁酸动物细胞无细胞壁，植物细胞细胞壁的主要成分为纤维素与果胶细胞骨架无有细胞增殖（分裂）方式无丝分裂（直接分裂）以有丝分裂（间接分裂）为主4. 动物细胞与植物细胞的比较表 2-1-2动物细胞与植物细胞特殊成分的比较细胞结构动物细胞植物细胞中心体有无叶绿体无有细胞壁无有液泡无有胞质分裂方式缢缩形成细胞板四、
31、非细胞形态的生命体病毒1. 病毒的基本知识（1） 特点病毒很小，结构极其简单；遗传载体的多样性：有 DNA 病毒、RNA 病毒，这两种病毒均有双链和单链之分；彻底的寄生性；以复制和装配的方式进行增殖。（2） 分类根据病毒的成分分类a. 真病毒真病毒是由核酸与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体。b. 亚病毒亚病毒是仅含有核酸或者蛋白质的具有侵染性的颗粒，包括类病毒、拟病毒、卫星病毒和卫星RNA 以及朊病毒。根据病毒感染的宿主分类包括：a动物病毒； b植物病毒；c细菌病毒（噬菌体）。根据核酸的类型分类a. DNA 病毒包括双链 DNA 病毒和单链 DNA 病毒。b. RNA 病毒第一、单链 RNA 病
32、毒：包括正链 RNA 病毒和负链 RNA 病毒； 第二、双链 RNA 病毒。根据核壳体的形态分类包括：a立体对称型病毒；b螺旋对称型病毒。（3） 结构基本结构包括：a核酸；b蛋白质构成的衣壳。特殊结构包括：a囊膜；b刺突。2. 病毒在细胞内增殖（1） 病毒识别和侵入细胞动物病毒的侵入a. 细胞以主动“胞饮”的方式使病毒进入细胞，如腺病毒；b. 某些有囊膜的病毒，通过其囊膜与细胞质膜融合的方式进入细胞。噬菌体的侵入噬菌体仅将其核酸注入细胞，衣壳则留在细菌的细胞壁外。植物病毒的侵入植物病毒难以穿越坚韧的细胞壁，常常借助于昆虫进食过程侵染植物细胞。（2） 病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成DNA 病
33、毒当 DNA 病毒（如疱疹病毒）侵染细胞后，其 DNA 进入细胞核，在病毒 DNA 的指导下，利用宿主细胞的代谢系统先后转录和翻译病毒的“早期蛋白”和“晚期蛋白”并进行病毒 DNA 的复制。RNA 病毒a. 侵染性单链 RNARNA（）病毒病毒 RNA 分子本身就可以作为模板，利用宿主细胞的代谢系统，翻译出病毒的“早期蛋白”。b. 非侵染性单链 RNARNA（）病毒首先必须以病毒 RNA 为模板，利用病毒本身携带的 RNA 聚合酶合成病毒的 mRNA。反转录病毒首先以病毒 RNA 分子为模板，在病毒自身所携带反转录酶的作用下，合成病毒的 DNA 分子，随后病毒 DNA 整合到宿主细胞染色质的
34、DNA 链上，合成新的病毒基因组 RNA 与病毒 mRNA，后者与核糖体结合，翻译出各种病毒蛋白，最后，装配产生新的子代病毒。（3） 病毒的装配、成熟与释放无囊膜的病毒，当其核酸与蛋白质装配成核壳体后，就成为具有感染性的完整病毒粒子；有囊膜的病毒，当其核酸与衣壳蛋白装配成核壳体后，还需要以出芽的方式包上囊膜而发育成成熟的子代病毒。3. 病毒与细胞在起源与进化中的关系（1） 基本观点目前存在 3 种主要观点：（2） 观点的比较由于病毒彻底的寄生性，第一种观点缺乏支持；由于尚不能发现病毒的化石，第二种观点缺乏充足的证据；第三种观点得到了更多的实验结果的支持，例如：a. 在原核细胞中，环形 DNA
35、分子的附加体可以以质粒的形式在细胞中复制，也可以整合在细菌的染色体中；b. 真核生物中普遍存在的第二类反转录转座子的两端具有长末端重复序列（LTR），其结构与整合于细胞基因组上的反转录病毒十分相似，二者可能有相同的起源；c. 有些病毒（如腺病毒）的核酸与哺乳动物细胞 DNA 某些片段的碱基序列十分相似。（3） 结论病毒可能是细胞在特定条件下扔出的一个病毒基因组，即具有复制与转录能力的 DNA 或 RNA，这些游离的基因组，只有回到它们原来的细胞内环境中才能进行复制与转录，发挥作用。2.2 课后习题详解1. 如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一重要概念？答：没有细胞就没有完整的生命，“细胞是
36、生命活动的基本单位”这一重要概念的含义包括：（1） 细胞是构成有机体的基本单位。地球上的生命形式（除病毒外）均由细胞构成，病毒也需要寄生于细胞，才会体现出生命的特征。（2） 细胞是代谢与功能的基本单位。有机体一切代谢活动最终要靠各种细胞来完成，细胞的形态结构与功能的相关性与一致性是细胞的共同特点。（3） 细胞是有机体生长与发育的基础。有机体生长与发育是依靠增殖、生长、分化与凋亡来实现的。（4） 细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁。单细胞生物的繁殖表现为细胞一分为二，多细胞生物依靠细胞分裂形成特殊形式的生殖细胞孢子或配子，上一代的遗传信息存在于生殖细胞的核中。（5） 细胞是物质（结构）、能量与信
37、息过程结合的综合体，也是高度有序的，具有自组装能力的自组织体系。（6） 细胞是生命起源的归宿，是生物进化的起点。2. 为什么说支原体可能是最小、最简单的细胞存在形式？ 答：支原体可能是最小、最简单的细胞存在形式的原因如下：（1） 虽然病毒的体积总体上比支原体小，但是它不具有细胞形态。（2） 支原体具备细胞的基本形态结构与功能，目前没有发现比支原体更小、更简单的细胞。（3） 支原体基因组是迄今为止发现的能独立生活的生物中最小的，大都是生命活动所必需的基因。（4） 支原体 mRNA 与核糖体结合为多核糖体，指导合成约 700 种蛋白质，这可能是细胞生存和增殖所必需的最低数量的蛋白质。（5） 从理论
38、上推论，细胞独立生存所需空间的最小极限是细胞的直径为 140200nm，而支原体的直径已接近这个极限。比支原体更小、更简单的结构，似乎不可能满足生命活动的基本要求。3. 怎样理解“病毒是非细胞形态的生命体”？请比较病毒与细胞的区别并讨论其相互的关系。答：（1）病毒是非细胞形态的生命体主要体现在病毒与细胞的区别中。病毒很小，结构极其简单。绝大部分病毒的大小只有 20200nm，可以通过细菌滤器。遗传载体的多样性。所有细胞都含有 DNA 和 RNA，以双链 DNA 分子作为遗传物质的载体；而病毒粒子中只含有 DNA 或 RNA 其中一种，不同种类病毒的遗传载体可以是 DNA 或 RNA，并均有双链
39、和单链之分。彻底的寄生性。病毒没有独立的代谢与能量转化系统，需寄生于宿主细胞进行繁殖。病毒以复制和装配的方式进行增殖。病毒的增殖称为复制，在宿主细胞中进行；而细胞只能以分裂的方式增殖。（2）病毒与细胞的相互关系：病毒必须要在细胞内才能进行繁殖并表现出它们的基本生命活动。在进化上，病毒应该是由细胞或细胞组分演化而来的。病毒可能是细胞在特定条件下“扔出”的基因组， 游离的基因组只有回到原来的细胞环境方能发挥作用。4. 试从进化的角度比较原核细胞、古核细胞及真核细胞的异同。答：（1）原核细胞、古核细胞及真核细胞的相同点原核细胞、古核细胞及真核细胞都具有细胞结构，并且都含有核糖体。（2）原核细胞、古核
40、细胞及真核细胞的不同点细胞壁a. 原核细胞的细胞壁含有肽聚糖，对抗生素敏感；b. 古核细胞的细胞壁不含有肽聚糖、胞壁酸和 D-氨基酸，对抗生素不敏感； c真核细胞中植物细胞壁不含有肽聚糖，对抗生素不敏感。核膜和内膜系统a原核细胞没有核膜和内膜系统，只有拟核； b古核细胞没有核膜和内膜系统；c真核细胞具有核膜和内膜系统。核小体a. 原核细胞的核区只有裸露的环状 DNA，无组蛋白，无核小体结构；b. 古核细胞的 DNA 结合有组蛋白形成类似核小体结构，与真核生物的核小体有差异；c. 真核细胞的 DNA 结合有组蛋白，有核小体结构。DNA 与基因结构a. 原核细胞的 DNA 为环状，有操纵子结构，基
41、因上不含重复序列；b. 古核细胞的 DNA 为环状，有操纵子结构，基因上存在重复序列；c. 真核细胞的核中 DNA 为线性，线粒体和叶绿体中的 DNA 为环状，并且基因上存在大量重复序列。核糖体a. 原核细胞的核糖体沉降系数是 70S，含有 55 种蛋白质，对抗生素敏感；b. 古核细胞的核糖体沉降系数是 70S，含有 60 种以上蛋白质，对抗生素不敏感；5SrRNA 与真菌的类似， 与细菌的差别很大；c. 真核细胞的核糖体沉降系数是 80S，含有 7084 种蛋白质，对抗生素不敏感。细胞分裂（增殖）方式a原核细胞的细胞分裂（增殖）方式为无丝分裂； b古核细胞的细胞分裂（增殖）方式为无丝分裂；c
42、真核细胞的细胞分裂（增殖）方式有丝分裂、减数分裂、无丝分裂，且以有丝分裂为主。5. 细胞的结构与功能相关是细胞生物学的一个基本原则，你是否能提出更多的论据来说明之。答：细胞的结构与功能的相关性和一致性是多数细胞的共性，特化的细胞可以说明细胞结构与功能相关。论据如下：（1） 动物细胞肌肉细胞是长条或梭形，适于收缩和伸展及附着。神经细胞有很多分叉的突起（树突），便于传导刺激。红细胞小并呈圆盘状，便于在血管中运动；体积小，相对表面积大，利于与周围环境交换气体。白细胞形状多变，便于吞噬异物。大而圆的卵细胞，储存足够的营养物供受精后发育之用。具有鞭毛的精子细胞，适于在一定液体介质中游动，以便接近卵子，完
43、成受精作用。各类分泌细胞，多呈极性，有吸收表面和分泌表面，在吸收表面膜形成大量皱褶，线粒体集中，以增加物质透膜速率和能量供应；在细胞内部，内质网、高尔基体、核糖体较多，核仁较大。（2） 植物细胞叶片的表皮细胞呈扁平状且排列紧密，保卫细胞呈半月形，每两个一对在叶子表面形成一种气孔结构。叶肉组织中的栅栏组织细胞呈棱形或柱形，内含丰富叶绿素，主要功能是进行光合作用。木质部中的导管细胞，韧皮部中的筛管细胞呈长条形，起支持和输导作用。2.3 名校考研真题详解一、选择题1. 关于病毒的增殖，下列说法错误的是（）。南京师范大学 2008 研 A必须在细胞内进行B病毒的核酸和病毒蛋白均在宿主细胞内合成C病毒是
44、否侵染细胞主要取决于病毒表面的识别结构D存在以 RNA 为模板反转录为 DNA 的过程【答案】C【解析】病毒能不能侵染细胞，首先决定于病毒表面的识别结构与敏感细胞表面的受体能否互补结合，即能否发生特异性的吸附。2. 下列生物中属于原核生物的一组是（）。湖南大学 2007 研 A蓝藻和酵母菌B蓝藻和硝化细菌C绿藻和根瘤菌D水绵和紫菜【答案】B【解析】A 项，蓝藻属于原核生物，酵母菌是真菌的一类，属于真核生物。C 项，绿藻是植物，属于真核生物，根瘤菌属于原核生物。D 项，水绵和紫菜都属于真核生物。3. 以下哪一种描述不属于细胞的基本特征？（）中科院-中科大 2007 研 A细胞具有细胞核和线粒体B
45、细胞拥有一套遗传机制及应用规则C细胞能够自行增殖 D细胞能对刺激产生反应【答案】A【解析】细胞的基本共性包括：有相似的化学组成；有脂-蛋白体系的生物膜；DNA-RNA 的遗传装置；蛋白质合成的机器核糖体；一分为二的分裂方式。A 项，细胞具有细胞核和线粒体，这是真核生物细胞的特征，原核细胞没有典型的细胞核和线粒体。4. 有关原核细胞与真核细胞的比较，下列说法错误的是（）。南开大学 2007 研 A现有资料表明真核细胞由原核细胞进化而来，自然界真核细胞的个体数量比原核细胞多B真核细胞内有一个较复杂的骨架体系，原核细胞内并没有明显的骨架系统C真核细胞基因表达有严格的时空关系，并具有多层次的调控 D真核细胞内膜系统分化，内部结构和功能的区域化和专一化，各自行使不同的功能【答案】A【解析】原核生物的个体数量比真核生物数量多。5（多选）关于细胞大小、形态的说法正确的是（）。
